專利名稱：一種升壓型pfc控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率因數(shù)校正領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，涉及一種升壓型PFC控制器。
背景技術(shù)：
為了減少電力電子裝置對(duì)電網(wǎng)造成的諧波污染，通常在其輸入側(cè)加入功率因數(shù)校正(PFC)電路。目前常采用有源功率因數(shù)校正電路來(lái)將電力電子裝置的輸入電流變換為與輸入電壓同相位的正弦波，以提高電力電子裝置的功率因數(shù)，從而減少諧波污染，目前有源 PFC電路常采用升壓型PFC電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在大功率應(yīng)用場(chǎng)合，連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)的升壓型PFC電路更具有吸引力，下面參考圖I對(duì)典型的CCM升壓型PFC電路的進(jìn)行闡述。參考圖I，所示為典型的CCM升壓型PFC電路圖，其包括一功率級(jí)電路和控制電路。 所述功率級(jí)電路包括電感L、功率開關(guān)管SM、二極管D、輸入電容Cin和輸出電容Ctjut,其構(gòu)成一升壓型電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。所述控制電路采用電流環(huán)和電壓環(huán)的平均電流控制模式。電感電流采樣電路檢測(cè)到電感電流，并進(jìn)以平均化處理，得到表征電感電流平均值的采樣電壓信號(hào)VS6n，該米樣電壓信號(hào)Vs6n被傳輸?shù)秸`差放大器Wl的反相輸入端,誤差放大器Wl的同相輸入端接收乘法器輸出的參考信號(hào)\，乘法器的兩個(gè)輸入端分別接收輸出電壓反饋?zhàn)兞縑。 和經(jīng)整流后的輸入電壓vg。誤差放大器Wl對(duì)接收到的采樣電壓信號(hào)Vs6n和參考信號(hào)\進(jìn)行比較和放大處理后，產(chǎn)生一誤差信號(hào)ve。PWM控制電路將所述誤差信號(hào)Ve與一鋸齒波信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生控制功率開關(guān)管Sm的導(dǎo)通和關(guān)斷的信號(hào)，以調(diào)整輸入電流的波形跟隨輸入電壓波形變化，進(jìn)而達(dá)到功率因數(shù)校正的目的。在這種傳統(tǒng)的CCM升壓型PFC電路的PWM控制電路中，需內(nèi)置一振蕩器，以產(chǎn)生固定時(shí)鐘頻率的鋸齒波信號(hào)，因此功率開關(guān)管Sm恒定的開關(guān)頻率由內(nèi)置的時(shí)鐘信號(hào)決定的； 為了方便EMI測(cè)試，一般時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生電路需要采用抖頻設(shè)計(jì)以隔離更寬頻率范圍內(nèi)的噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種新型的升壓型PFC控制器，所述PFC控制器無(wú)需內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)即可控制所述功率開關(guān)管的開關(guān)頻率，可根據(jù)實(shí)際需要實(shí)現(xiàn)恒頻工作或變頻工作。依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一種升壓型PFC控制器，應(yīng)用于一交/直流變換器，包括: 關(guān)斷信號(hào)發(fā)生電路、導(dǎo)通信號(hào)發(fā)生電路和邏輯控制電路；其中，所述關(guān)斷信號(hào)發(fā)生電路接收一表征電感電流的第一采樣信號(hào)，并將所述第一采樣信號(hào)與一第一控制信號(hào)進(jìn)行比較，所述第一控制信號(hào)由所述交/直流變換器經(jīng)整流后的直流輸入電壓以及輸出電壓反饋?zhàn)兞靠刂?；在所述?直流變換器中功率開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)，所述第一采樣信號(hào)持續(xù)上升，當(dāng)所述第一采樣信號(hào)上升到所述第一控制信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生關(guān)斷信號(hào)；所述導(dǎo)通信號(hào)發(fā)生電路將一第二控制信號(hào)和一第三控制信號(hào)進(jìn)行比較，所述第二
4控制信號(hào)與所述功率開關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間呈正比例關(guān)系，其比例系數(shù)為第一比例系數(shù)；所述第三控制信號(hào)與所述功率開關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間和開關(guān)周期的比值呈正比例關(guān)系，比例系數(shù)為第二比例系數(shù)；所述第二控制信號(hào)在所述功率開關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間內(nèi)持續(xù)上升，當(dāng)上升到所述第三控制信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生導(dǎo)通信號(hào)；所述邏輯控制電路分別與所述導(dǎo)通信號(hào)發(fā)生電路和所述關(guān)斷信號(hào)發(fā)生電路連接， 當(dāng)所述導(dǎo)通信號(hào)有效時(shí)，控制所述功率開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)所述關(guān)斷信號(hào)有效時(shí)，控制所述功率開關(guān)管關(guān)斷。優(yōu)選的，所述第二比例系數(shù)與所述第一比例系數(shù)的比值恒定，以保證所述功率開關(guān)管的開關(guān)周期恒定。優(yōu)選的，所述第二比例系數(shù)與所述第一比例系數(shù)的比值是可調(diào)節(jié)的，以使所述功率開關(guān)管的開關(guān)周期是變化的。進(jìn)一步的，包括輸出電壓反饋回路，其接收所述交/直流變換器的輸出電壓，以獲得所述輸出電壓反饋?zhàn)兞?，所述輸出電壓反饋?zhàn)兞靠刂扑龅谝豢刂菩盘?hào)，從而保證所述輸出電壓維持恒定。進(jìn)一步的，包括功率前饋電路，其接收經(jīng)整流后的直流輸入電壓，并進(jìn)行峰值檢測(cè)，以產(chǎn)生峰值電壓信號(hào)；所述直流輸入電壓與所述輸出電壓反饋?zhàn)兞肯喑撕螅渑c所述峰值電壓信號(hào)平方的比值作為所述第一控制信號(hào)，以保證所述輸出電壓反饋?zhàn)兞颗c所述交/ 直流變換器的輸入功率呈正比例關(guān)系。優(yōu)選的，所述關(guān)斷信號(hào)發(fā)生電路包括電感電流采樣電路、乘法器和第一比較電路， 其中，所述電感電流采樣電路用以采樣流過(guò)所述交/直流變換器中電感的電流，并產(chǎn)生所述第一米樣信號(hào)；所述乘法器接收所述直流輸入電壓以及輸出電壓反饋?zhàn)兞窟M(jìn)行乘積運(yùn)算后，其輸出信號(hào)作為所述第一控制信號(hào)；所述第一比較電路分別接收所述第一控制信號(hào)和所述第一采樣信號(hào)；當(dāng)所述功率開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，所述第一采樣信號(hào)持續(xù)上升，當(dāng)所述第一采樣信號(hào)上升到所述第一控制信號(hào)時(shí)，所述第一比較電路輸出所述關(guān)斷信號(hào)。優(yōu)選的，所述導(dǎo)通信號(hào)發(fā)生電路包括第二控制信號(hào)發(fā)生電路、第三控制信號(hào)發(fā)生電路和第二比較電路；其中，所述第二控制信號(hào)發(fā)生電路包括第一電流源，第一充電電容和第一開關(guān)；其中，所述第一開關(guān)的第一端、所述第一充電電容的第一端連接至所述第一電流源的第一端；所述第一開關(guān)的第二端、所述第一充電電容的第二端和所述第一電流源的第二端連接至地；所述第一開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)與所述功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)相同；所述第一充電電容的第一端處的電壓信號(hào)作為所述第二控制信號(hào)；所述第一比例系數(shù)為所述第一電流源的電流值和所述第一充電電容的電容值之間的比值；所述第三控制信號(hào)發(fā)生電路包括一平均值電路，其分別接收第一電壓源、所述功率開關(guān)管的導(dǎo)通信號(hào)和關(guān)斷信號(hào)，以產(chǎn)生所述第三控制信號(hào)；所述第二比例系數(shù)為所述第一電壓源的電壓值；第二比較電路兩端分別接收所述第二控制信號(hào)和第三控制信號(hào)，當(dāng)所述第一開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，所述第二控制信號(hào)持續(xù)上升，當(dāng)所述第二控制信號(hào)上升到所述第三控制信號(hào)時(shí)，所述第二比較電路輸出所述導(dǎo)通信號(hào)。優(yōu)選的，所述第一電壓源為恒壓源，所述第一電流源為恒流源，以保證所述功率開關(guān)管的開關(guān)周期恒定。優(yōu)選的，所述第一電壓源是可調(diào)節(jié)的或者所述第一電流源是可調(diào)節(jié)的，以使得所述功率開關(guān)管的開關(guān)周期是變化的。優(yōu)選的，所述邏輯控制電路包括一 RS觸發(fā)器，所述RS觸發(fā)器的復(fù)位端與所述導(dǎo)通信號(hào)發(fā)生電路連接，置位端與所述關(guān)斷信號(hào)發(fā)生電路連接，輸出端輸出的開關(guān)控制信號(hào)用以控制所述功率開關(guān)管的開關(guān)動(dòng)作。依照本發(fā)明的一種升壓型PFC控制器，通過(guò)內(nèi)部的控制電路而無(wú)需內(nèi)置時(shí)鐘信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)功率開關(guān)管定頻工作或是抖頻工作，降低了 EMI濾波器的設(shè)計(jì)難度。另外，本發(fā)明通過(guò)輸入電壓前饋電路實(shí)現(xiàn)輸出電壓反饋?zhàn)兞颗c輸入功率相關(guān)而與輸入電壓無(wú)關(guān)，有利于全球電網(wǎng)電壓輸入設(shè)計(jì)要求。


圖I所示為現(xiàn)有的CCM升壓型PFC電路圖；圖2所示為依據(jù)本發(fā)明的一種升壓型PFC控制器的第一實(shí)施例的原理框圖；圖3所示為依據(jù)本發(fā)明的一種升壓型PFC控制器的第二實(shí)施例的原理框圖；圖4所示為圖3所示PFC控制器的關(guān)斷信號(hào)發(fā)生電路的工作波形圖。圖5所示為依據(jù)本發(fā)明的一種升壓型PFC控制器的第三實(shí)施例的原理框圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些實(shí)施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對(duì)本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中詳細(xì)說(shuō)明了具體的細(xì)節(jié)，而對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)沒有這些細(xì)節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。本發(fā)明中所述的一種升壓型PFC控制器應(yīng)用于交/直流變換器中，所述交/直流變換器還包括一功率級(jí)電路，其在背景技術(shù)中已作介紹，下述各個(gè)實(shí)施例中的功率級(jí)電路中的各元件與背景技術(shù)中均相同。參考圖2，所示為依據(jù)本發(fā)明的一種升壓型PFC控制器的第一實(shí)施例的原理框圖， 所述升壓型PFC控制器包括關(guān)斷信號(hào)發(fā)生電路201、導(dǎo)通信號(hào)發(fā)生電路202和邏輯控制電路 203 ;所述功率開關(guān)管的一個(gè)開關(guān)周期包括導(dǎo)通時(shí)間Tw和關(guān)斷時(shí)間Ttw ;其中，所述關(guān)斷信號(hào)發(fā)生電路201接收一表征電感電流k的第一采樣信號(hào)，并將所述第一采樣信號(hào)與一第一控制信號(hào)進(jìn)行比較，所述第一控制信號(hào)由所述交/直流變換器經(jīng)整流后的直流輸入電壓Vg以及輸出電壓反饋?zhàn)兞縑?？刂疲辉谒鼋?直流變換器中功率開關(guān)管 Sm的導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)，所述第一采樣信號(hào)持續(xù)上升，當(dāng)其上升到所述第一控制信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生關(guān)斷信號(hào)OFF ；所述導(dǎo)通信號(hào)發(fā)生電路202將一第二控制信號(hào)和一第三控制信號(hào)進(jìn)行比較，所述第二控制信號(hào)與所述功率開關(guān)管Sm的關(guān)斷時(shí)間Ttw呈正比例關(guān)系，其比例系數(shù)為第一比例系數(shù)；所述第三控制信號(hào)與所述功率開關(guān)管Sm的關(guān)斷時(shí)間Ttw和開關(guān)周期Ts的比值呈正比例關(guān)系，比例系數(shù)為第二比例系數(shù)；所述第二控制信號(hào)在所述功率開關(guān)管Sm的關(guān)斷時(shí)間內(nèi)持續(xù)上升，當(dāng)上升到所述第三控制信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生導(dǎo)通信號(hào)ON ；所述邏輯控制電路203分別與所述導(dǎo)通信號(hào)發(fā)生電路202和所述關(guān)斷信號(hào)發(fā)生電路201連接，當(dāng)所述導(dǎo)通信號(hào)ON有效時(shí)，控制所述功率開關(guān)管Sm導(dǎo)通；當(dāng)所述關(guān)斷信號(hào)OFF 有效時(shí)，控制所述功率開關(guān)管Sm關(guān)斷。從上述可以看出，所述導(dǎo)通信號(hào)發(fā)生電路主要用于控制功率開關(guān)管的關(guān)斷持續(xù)時(shí)間，所述關(guān)斷信號(hào)發(fā)生電路主要用于控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通持續(xù)時(shí)間，并且，在此過(guò)程中， 若所述第二比例系數(shù)與所述第一比例系數(shù)的比值恒定，則所述功率開關(guān)管的開關(guān)周期維持恒定；若所述第二比例系數(shù)與所述第一比例系數(shù)的比值是可調(diào)節(jié)的，則所述功率開關(guān)管的開關(guān)周期是變化的。從圖2所示的實(shí)施例可以看出，采用依據(jù)本發(fā)明的升壓型PFC控制器，通過(guò)內(nèi)部的控制電路而無(wú)需內(nèi)置時(shí)鐘信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)功率開關(guān)管定頻工作或抖頻工作，降低了 EMI濾波器的設(shè)計(jì)難度。參考圖3，所示為依據(jù)本發(fā)明的一種升壓型PFC控制器的第二實(shí)施例的原理框圖。 在圖2所示實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例具體描述了關(guān)斷信號(hào)發(fā)生電路201、導(dǎo)通信號(hào)發(fā)生電路202和邏輯控制電路203的一種實(shí)現(xiàn)方法，并進(jìn)一步包括輸出電壓反饋回路301。 所述輸出電壓反饋回路301接收所述交/直流變換器的輸出電壓Vrat,以獲得所述輸出電壓反饋?zhàn)兞縑。，所述輸出電壓反饋?zhàn)兞縑?？刂扑龅谝豢刂菩盘?hào)v&i，從而保證所述輸出電壓Vrat維持恒定。所述關(guān)斷信號(hào)發(fā)生電路包括電感電流采樣電路302、乘法器303和第一比較電路， 其中，所述電感電流采樣電路302用以采樣流過(guò)所述交/直流變換器中電感的電流Iy并產(chǎn)生所述第一采樣信號(hào)Vsm ;具體應(yīng)用中，所述電感電流采樣電路302可以通過(guò)采樣電阻對(duì)采樣的電流信號(hào)進(jìn)行平均化處理，以形成表征電感電流平均值的第一采樣信號(hào)Vsm ；所述乘法器303接收所述直流輸入電壓Vg和輸出電壓反饋?zhàn)兞縑。進(jìn)行乘積運(yùn)算， 其輸出信號(hào)作為所述第一控制信號(hào)即Vrfrt = VgVc ；所述第一比較電路包括比較器304，其同相輸入端接收所述第一采樣信號(hào)Vsen，其反相輸入端接收所述第一控制信號(hào)V&p以輸出所述關(guān)斷信號(hào)OFF。所述導(dǎo)通信號(hào)發(fā)生電路包括第二控制信號(hào)發(fā)生電路305、第三控制信號(hào)發(fā)生電路 306和第二比較電路；其中，所述第二控制信號(hào)發(fā)生電路305包括第一電流源Irafl，第一充電電容C1和第一開關(guān)S1 ;其中，所述第一開關(guān)S1的第一端、所述第一充電電容C1的第一端連接至所述第一電流源IMfl的第一端；所述第一開關(guān)S1的第二端、所述第一充電電容C1的第二端和所述第一電流源Im1的第二端連接至地；所述第一開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)S1與所述功率開關(guān)管Sm的開關(guān)狀態(tài)相同；所述第一充電電容C1的第一端處的電壓信號(hào)作為所述第二控制信號(hào)Vcto2 ；所述第三控制信號(hào)發(fā)生電路306包括一平均值電路，其分別接收第一電壓源Viefl、 所述功率開關(guān)管的導(dǎo)通信號(hào)和關(guān)斷信號(hào)，以產(chǎn)生所述第三控制信號(hào)Vrtri。在本實(shí)施例中，所述平均值電路包括串聯(lián)連接的第二開關(guān)S2和第三開關(guān)S3，以及由第一電阻R1和第二電容C2 組成的RC濾波電路；其中，
所述第二開關(guān)S2的第一端接收所述第一電壓源VMfl，所述第三開關(guān)S3的第二端接地；所述第一電阻R1的一端連接至所述第二開關(guān)S2和第三開關(guān)S3的公共連接點(diǎn)，另一端與所述第二電容C2串聯(lián)后接地。其中，所述第二開關(guān)S2的開關(guān)狀態(tài)與所述功率開關(guān)管Sm的開關(guān)狀態(tài)相反，所述第三開關(guān)S3的開關(guān)狀態(tài)與所述功率開關(guān)管Sm的開關(guān)狀態(tài)相同。所述第二電容C2上的電壓作為所述第三控制信號(hào)V&3。所述第二比較電路包括比較器307，其同相輸入端接收所述第二控制信號(hào)Veta2，其反相輸入端接收所述第三控制信號(hào)Veta3，輸出端輸出所述導(dǎo)通信號(hào)0N。所述邏輯控制電路包括RS觸發(fā)器308，其復(fù)位端R端與所述導(dǎo)通信號(hào)發(fā)生電路連接，接收所述導(dǎo)通信號(hào)0N，其置位端S端與所述關(guān)斷信號(hào)發(fā)生電路連接，接收所述關(guān)斷信號(hào) 0FF，其反相輸出端即&端與所述功率開關(guān)管Sm的控制端連接，其輸出信號(hào)用以控制所述功率開關(guān)管Sm的開關(guān)動(dòng)作。下面結(jié)合該實(shí)施例中各電路的功能以詳細(xì)說(shuō)明所述PFC控制器的工作過(guò)程和工作原理，其具體工作過(guò)程為當(dāng)所述功率開關(guān)管Sm處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，由于所述第一開關(guān)S1、第三開關(guān)S3的開關(guān)狀態(tài)與所述功率開關(guān)管Sm的開關(guān)狀態(tài)相同；所述第二開關(guān)S2的開關(guān)狀態(tài)與所述功率開關(guān)管 Sm的開關(guān)狀態(tài)相反，所述第一開關(guān)S1和第三開關(guān)S3同時(shí)保持關(guān)斷狀態(tài)，所述第二開關(guān)S2保持導(dǎo)通狀態(tài)。此時(shí)，所述第一電壓源Irefl開始對(duì)所述第一充電電容C1的進(jìn)行充電，所述第二控制信號(hào)Vctr2持續(xù)上升，其數(shù)值由下式?jīng)Q定Vctr2 = Toff( I )
Cl由式(I)可知，所述第二控制信號(hào)Vc^2與所述功率開關(guān)管Sm的關(guān)斷時(shí)間Ttw呈正比例關(guān)系，其比例系數(shù)為第一比例系數(shù)K1 ;所述第一比例系數(shù)K1為所述第一電流源IMfl的
電流值和所述第一充電電容C1的電容值之間的比值，即K1 =￥。所述第一電壓源Viefl經(jīng)所述第二開關(guān)S2和第三開關(guān)S3斬波后再經(jīng)RC濾波電路進(jìn)行平均化處理，得到所述第三控制信號(hào)Veta3，則所述第三控制信號(hào)Veta3由下式?jīng)Q定Vctr3 - Vre^l —-^(2)
S由式⑵可知，所述第三控制信號(hào)Vrtri與所述功率開關(guān)管Sm的關(guān)斷時(shí)間Ttw和開關(guān)周期Ts的比值呈正比例關(guān)系，比例系數(shù)為第二比例系數(shù)K2 ;所述第二比例系數(shù)K2為所述第一電壓源的電壓值vMfl。當(dāng)所述第二控制信號(hào)Veta2上升至所述第三控制信號(hào)Veta3時(shí)，所述比較器307輸出所述導(dǎo)通信號(hào)0N，所述RS觸發(fā)器308接收所述導(dǎo)通信號(hào)ON進(jìn)行復(fù)位動(dòng)作，其&端輸出高電平控制控制所述功率開關(guān)管Sm導(dǎo)通，此時(shí)，有下式成立VrefJ-^ = Toff1^-O)
Cl由此推導(dǎo)出所述功率開關(guān)管Sm的開關(guān)周期Ts為
Ts = T 1( 4 )
ref I由式(4)可以得到這樣的推論，所述功率開關(guān)管Sm的開關(guān)周期八為所述第二比例系數(shù)與所述第一比例系數(shù)的比值，可通過(guò)調(diào)節(jié)所述第二比例系數(shù)與所述第一比例系數(shù)的比值為恒定或變化，以保證所述功率開關(guān)管的開關(guān)周期恒定或變化。在實(shí)際應(yīng)用中，需要所述功率開關(guān)管Sm的開關(guān)周期Ts恒定時(shí)，可選擇所述第一電壓源為恒壓源，所述第一電流源為恒流源；當(dāng)需要所述功率開關(guān)管Sm的開關(guān)周期Ts是變化的時(shí)，可選擇所述第一電壓源為可調(diào)節(jié)電壓源或者所述第一電流源為可調(diào)節(jié)電流源。當(dāng)所述功率開關(guān)管Sm處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，所述第一開關(guān)S1和第三開關(guān)S3同時(shí)保持導(dǎo)通狀態(tài)，所述第二開關(guān)S2保持關(guān)斷狀態(tài)。此時(shí)，所述第二電容C2通過(guò)第三開關(guān)S3放電； 由于第一開關(guān)S1導(dǎo)通，所述第一電流源IMfl無(wú)法對(duì)第一充電電容C1充電，因此，所述導(dǎo)通信號(hào)發(fā)生電路處于無(wú)效工作狀態(tài)，而所述關(guān)斷信號(hào)發(fā)生電路的工作波形圖如圖4所示。如圖4所示，在所述功率開關(guān)管Sm處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，所述第一采樣信號(hào)Vsen持續(xù)上升，當(dāng)所述第一采樣信號(hào)Vsen上升到所述第一控制信號(hào)Vrtrt時(shí)，所述比較器304輸出所述關(guān)斷信號(hào)0FF，所述RS觸發(fā)器307接收所述關(guān)斷信號(hào)OFF進(jìn)行置位動(dòng)作，其&端輸出低電平控制控制所述功率開關(guān)管Sm關(guān)斷。下面討論依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正的過(guò)程所述第一采樣信號(hào) Vsm可以表示為IJ S，Il電感電流，Rs為電感電流采樣電路302中采樣電阻的等效阻值，而所述第一控制信號(hào)Vrfrt可以表示為Vrfrt = VgVc,當(dāng)所述第一采樣信號(hào)Vsm上升到所述第一控制信號(hào)Vrfrt時(shí)，即Vsm = Vrfrt，可以推導(dǎo)出下列關(guān)系
(5)
K當(dāng)升壓型PFC電路工作為CCM模式時(shí)，其輸入阻抗Zin為Zin = ^，其中
和込分別為所述直流輸入電壓和電感電流，將式(5)帶入此式，可以推出^in = ~( 6 )
廠C由于輸出電壓反饋電路瞬態(tài)響應(yīng)較慢，因此，可認(rèn)為輸出電壓反饋?zhàn)兞縑。在一個(gè)電網(wǎng)周期內(nèi)保持不變，由此可得到輸入阻抗Zin為一恒定常數(shù)，因此可得出輸入電流與輸入電壓同波形、同相位，從而完成了功率因數(shù)校正的過(guò)程。需要說(shuō)明的是，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中導(dǎo)通信號(hào)發(fā)生電路和關(guān)斷信號(hào)發(fā)生制電路的實(shí)現(xiàn)形式并不限于圖3所示的電路結(jié)構(gòu)圖，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所述功率開關(guān)管相應(yīng)的控制功能的電路結(jié)構(gòu)均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。從式(6)可得到圖3所述實(shí)施例中交/直流變換器的平均輸入功率Pin為
V2 V2VPm=^ = ^(V)
Zin Ks從式(7)可以看出，此時(shí)，雖然整個(gè)PFC控制電路實(shí)現(xiàn)了功率因數(shù)校正功能，但所述輸出電壓反饋?zhàn)兞縑。與所述交/直流變換器的輸入功率Pin以及所述直流輸入電壓Vg均
9相關(guān)。為使所述輸出電壓反饋?zhàn)兞縑。只和輸入功率Pin變化有關(guān)，而與電路輸入電壓無(wú)關(guān)， 可在圖3所示實(shí)施例的基礎(chǔ)上加入一功率前饋電路,其原理框圖如圖5所示。所述升壓型PFC控制器進(jìn)一步包括功率前饋電路，其接收經(jīng)整流后的直流輸入電壓\，并進(jìn)行峰值檢測(cè)，以產(chǎn)生峰值電壓信號(hào)Vgpk;所述直流輸入電壓Vg與所述輸出電壓反饋?zhàn)兞縑。相乘后，其與所述峰值電壓信號(hào)Vgpk平方的比值作為所述第一控制信號(hào)Vrtrt,即
權(quán)利要求
1.一種升壓型PFC控制器，應(yīng)用于一交/直流變換器，包括關(guān)斷信號(hào)發(fā)生電路、導(dǎo)通信號(hào)發(fā)生電路和邏輯控制電路；其中，所述關(guān)斷信號(hào)發(fā)生電路接收一表征電感電流的第一采樣信號(hào)，并將所述第一采樣信號(hào)與一第一控制信號(hào)進(jìn)行比較，所述第一控制信號(hào)由所述交/直流變換器經(jīng)整流后的直流輸入電壓以及輸出電壓反饋?zhàn)兞靠刂?；在所述?直流變換器中功率開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)， 所述第一采樣信號(hào)持續(xù)上升，當(dāng)所述第一采樣信號(hào)上升到所述第一控制信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生關(guān)斷信號(hào);所述導(dǎo)通信號(hào)發(fā)生電路將一第二控制信號(hào)和一第三控制信號(hào)進(jìn)行比較，所述第二控制信號(hào)與所述功率開關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間呈正比例關(guān)系，其比例系數(shù)為第一比例系數(shù)；所述第三控制信號(hào)與所述功率開關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間和開關(guān)周期的比值呈正比例關(guān)系，比例系數(shù)為第二比例系數(shù)；所述第二控制信號(hào)在所述功率開關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間內(nèi)持續(xù)上升，當(dāng)上升到所述第三控制信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生導(dǎo)通信號(hào)；所述邏輯控制電路分別與所述導(dǎo)通信號(hào)發(fā)生電路和所述關(guān)斷信號(hào)發(fā)生電路連接，當(dāng)所述導(dǎo)通信號(hào)有效時(shí)，控制所述功率開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)所述關(guān)斷信號(hào)有效時(shí)，控制所述功率開關(guān)管關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的升壓型PFC控制器，其特征在于，所述第二比例系數(shù)與所述第一比例系數(shù)的比值恒定，以保證所述功率開關(guān)管的開關(guān)周期恒定。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的升壓型PFC控制器，其特征在于，所述第二比例系數(shù)與所述第一比例系數(shù)的比值是可調(diào)節(jié)的，以使所述功率開關(guān)管的開關(guān)周期是變化的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的升壓型PFC控制器，其特征在于，進(jìn)一步包括輸出電壓反饋回路，其接收所述交/直流變換器的輸出電壓，以獲得所述輸出電壓反饋?zhàn)兞?，所述輸出電壓反饋?zhàn)兞靠刂扑龅谝豢刂菩盘?hào)，從而保證所述輸出電壓維持恒定。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的升壓型PFC控制器，其特征在于，進(jìn)一步包括功率前饋電路， 其接收經(jīng)整流后的直流輸入電壓，并進(jìn)行峰值檢測(cè)，以產(chǎn)生峰值電壓信號(hào)；所述直流輸入電壓與所述輸出電壓反饋?zhàn)兞肯喑撕?，其與所述峰值電壓信號(hào)平方的比值作為所述第一控制信號(hào)，以保證所述輸出電壓反饋?zhàn)兞颗c所述交/直流變換器的輸入功率呈正比例關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的升壓型PFC控制器，其特征在于，所述關(guān)斷信號(hào)發(fā)生電路包括電感電流采樣電路、乘法器和第一比較電路，其中，所述電感電流采樣電路用以采樣流過(guò)所述交/直流變換器中電感的電流，并產(chǎn)生所述第一米樣信號(hào);所述乘法器接收所述直流輸入電壓以及輸出電壓反饋?zhàn)兞窟M(jìn)行乘積運(yùn)算后，其輸出信號(hào)作為所述第一控制信號(hào)；所述第一比較電路分別接收所述第一控制信號(hào)和所述第一采樣信號(hào)；當(dāng)所述功率開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，所述第一采樣信號(hào)持續(xù)上升，當(dāng)所述第一采樣信號(hào)上升到所述第一控制信號(hào)時(shí)，所述第一比較電路輸出所述關(guān)斷信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的升壓型PFC控制器，其特征在于，所述導(dǎo)通信號(hào)發(fā)生電路包括第二控制信號(hào)發(fā)生電路、第三控制信號(hào)發(fā)生電路和第二比較電路；其中，所述第二控制信號(hào)發(fā)生電路包括第一電流源，第一充電電容和第一開關(guān)；其中，所述第一開關(guān)的第一端、所述第一充電電容的第一端連接至所述第一電流源的第一端；所述第一開關(guān)的第二端、所述第一充電電容的第二端和所述第一電流源的第二端連接至地；所述第一開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)與所述功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)相同；所述第一充電電容的第一端處的電壓信號(hào)作為所述第二控制信號(hào)；所述第一比例系數(shù)為所述第一電流源的電流值和所述第一充電電容的電容值之間的比值；所述第三控制信號(hào)發(fā)生電路包括一平均值電路，其分別接收第一電壓源、所述功率開關(guān)管的導(dǎo)通信號(hào)和關(guān)斷信號(hào)，以產(chǎn)生所述第三控制信號(hào)；所述第二比例系數(shù)為所述第一電壓源的電壓值；第二比較電路兩端分別接收所述第二控制信號(hào)和第三控制信號(hào)，當(dāng)所述第一開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，所述第二控制信號(hào)持續(xù)上升，當(dāng)所述第二控制信號(hào)上升到所述第三控制信號(hào)時(shí)，所述第二比較電路輸出所述導(dǎo)通信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的升壓型PFC控制器，其特征在于，所述第一電壓源為恒壓源， 所述第一電流源為恒流源，以保證所述功率開關(guān)管的開關(guān)周期恒定。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的升壓型PFC控制器，其特征在于，所述第一電壓源是可調(diào)節(jié)的或者所述第一電流源是可調(diào)節(jié)的，以使得所述功率開關(guān)管的開關(guān)周期是變化的。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的升壓型PFC控制器，其特征在于，所述邏輯控制電路包括一 RS觸發(fā)器，所述RS觸發(fā)器的復(fù)位端與所述導(dǎo)通信號(hào)發(fā)生電路連接，置位端與所述關(guān)斷信號(hào)發(fā)生電路連接，輸出端輸出的開關(guān)控制信號(hào)用以控制所述功率開關(guān)管的開關(guān)動(dòng)作。
全文摘要
依據(jù)本發(fā)明的一種升壓型PFC控制器，通過(guò)導(dǎo)通信號(hào)發(fā)生電路和關(guān)斷信號(hào)發(fā)生電路來(lái)控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而控制功率開關(guān)管以恒頻或變頻方式工作。通過(guò)內(nèi)部的控制電路而無(wú)需內(nèi)置時(shí)鐘信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)功率開關(guān)管定頻工作或抖頻工作，降低了EMI濾波器的設(shè)計(jì)難度。另外，本發(fā)明通過(guò)輸入電壓前饋電路實(shí)現(xiàn)輸出電壓反饋?zhàn)兞颗c輸入功率相關(guān)而與輸入電壓無(wú)關(guān)，有利于全球電網(wǎng)電壓輸入設(shè)計(jì)要求。
文檔編號(hào)H02M1/42GK102594118SQ20121004842
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者姚杰, 趙晨 申請(qǐng)人:杭州矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)有限公司